酵母は糖を食べる。

パン生地は、最初は厚くて重いペースト状です。数時間後には大きさが2倍になり、穴だらけになります。中で何かが気体を作っているのです。

その正体はパン酵母です。Saccharomyces cerevisiaeという、1つの細胞からなる菌類です。1個の細胞の幅はわずか5〜10マイクロメートルほどなので、ひとつまみのドライイーストには何十億個も入っています。酵母は植物でも細菌でもありません。キノコやカビのような菌類は、生物の中で独自の界をつくっています。

酵母の細胞には食べ物が必要です。生地の中では糖を食べます。小麦粉にもともと少し含まれている糖、パン職人が加える糖、そして小麦粉の酵素がデンプンを小さな断片に分解して作るマルトースです。（「細胞ラボ」では酵素について説明します。ここでは、酵母が糖を食べると知っておけば十分です。）

周りに酸素がほとんどないと、酵母は発酵によってエネルギーを得ます。グルコースの場合、つり合った化学反応式は次のとおりです。

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂

グルコース1分子から、エタノール2分子と二酸化炭素の気体2分子ができます。質量を確かめてみましょう。グルコース180 gから、約92 gのエタノールと88 gのCO₂ができます。糖の質量のほぼ半分が気体になって出ていくのです。

二酸化炭素が生地をふくらませます。二酸化炭素は小さな泡に集まり、生地を引き伸ばします。これは、風船に息を吹き込むと風船がふくらむのと同じです。室温では、発酵したグルコース1 gから約0.27 リットルのCO₂ができます（1 g ÷ 180 g/mol ≈ 5.6 mmolを2倍し、約24.5 L/molを掛けた値です）。

エタノールや、ほかの多くの小さな香りの分子は生地に溶け込み、パンに酵母のような香りをつけます。焼いている間に、エタノールのほとんどは蒸気になって出ていきます。この実験は焼くことだけを扱います。飲み物を作るものではありません。

酵母は生きているので、温度にとても敏感です。

• 寒いところ（冷蔵庫は約4 °C）では、酵母はとてもゆっくり働きます。パン職人はこれをわざと利用します。生地を冷蔵庫に一晩入れておくと、ゆっくりふくらみ、風味が出ます。
• 約30〜38 °Cでは、酵母が最も活発になります。そのため、暖かいキッチンでは生地が早くふくらみます。
• 約55〜60 °Cを超えると、酵母の細胞は死にます。正確な温度は、酵母の種類や熱が続く時間によって変わります。死んだ酵母は、もう気体を作りません。

大まかなルールとして、生きた細胞が熱で傷つくまでは、化学反応の多くは温度が10 °C上がるごとに約2倍の速さで進みます。だから、生地のふくらみはなめらかに速くなり、その後、突然止まるのです。